ECTS - University of Pisa
NB: Corso disattivato. Esami sostenibili per vari anni, contattando il docente (davide.poli@unipi.it)
Al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenze specialistiche in merito ai principali aspetti della Power Quality e alle più tipiche problematiche di affidabilità dei sistemi elettrici per l'energia.
NB: Course deactivated. Exams can be taken for several years, contacting the Teacher (davide.poli@unipi.it).
The student who successfully completes the course will gain a good knowledge of the main aspects of power quality and power system reliability.
Durante la prova orale lo studente sarà chiamato a dimostrare la sua conoscenza dei contenuti del corso, illustrandoli e discutendoli con una terminologia appropriata.
Metodi:
Prova orale finale
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and to assess his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology.
Methods:
Saper individuare, analizzare e quantificare le problematiche di Power Quality di un impianto, selezionando i più idonei strumenti di mitigazione.
Saper valutare l'affidabilità di un sistema elettrico e suggerire opportune strategie di adeguatezza, sicurezza, difesa e ripristino.
To be able to identify and analyze the power quality problems of a power system or plant, adopting the most common mitigation methods.
To be able to assess the reliability of a power system and to define proper defense and restoration strategies.
Durante le sessioni di laboratorio informatico, verranno realizzati piccoli progetti utilizzando il software DigSilent. Questa attività non darà luogo a una valutazione dei singoli studenti, ma consentirà un primo feedback sulla maturazione complessiva della classe.
Durante l'esame orale finale, potranno essere proposti casi studio da analizzare sia qualititivamente che numericamente.
During the computer lab sessions, small projects will be carried out in order to understand how to use the DigSilent software..
Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche di qualità, sostenibilità e sicurezza dei sistemi elettrici per l'energia.
Lo studente potrà sviluppare capacità di lavoro in gruppo e di approfondimento autonomo successivo dei temi di qualità ed affidabilità dei sistemi elettrici.
Students will develop a good awareness of power quality and reliability issues related to power systems.
Mediante discussioni in aula, esercitazioni e l'esame finale orale.
Through classroom discussions and exercises.
Conoscenza della struttura, del funzionamento e dei principali modelli statici dei sistemi elettrici per l'energia. Capacità di analisi dei sistemi elettrici per l'energia, con particolare riferimento al load flow e al calcolo delle correnti di corto circuito.
Knowledge of the structure and functioning of power systems. Ability to analyse a power system, with particular reference to load flow studies and to the calculation of short-circuit currents.
Didattica frontale
Frequenza: non obbligatoria
Attività didattiche:
lezioni ed esercitazioni in classe
partecipazione alle discussioni
lavoro di gruppo
Metodi di insegnamento:
lezioni
Apprendimento basato sulle attività / sui problemi / sull'indagine
laboratorio informatico
Delivery: face to face
Attendance: Not mandatory
Learning activities:
Teaching methods:
Modulo di qualità
Introduzione al corso. Qualità di prodotto e di sistema.
Topologie di rete e risvolti sulla continuità di alimentazione.
Manovre. Apparecchiature di manovra e interruzione.
Rassegna ed analisi dei principali schemi utilizzati in AT MT BT.
Esercitazione di calcolo delle correnti di corto circuito.
Problematiche di apertura dell'arco elettrico.
Sistemi di protezione.
Classificazioni del carico ai fini della continuità. Alimentazione d'emergenza.
Metodi e dispositivi per incrementare la continuità di esercizio.
Regolazione di tensione
Problematiche di energizzazione. Buchi di tensione.
Inquinamento armonico: cause, effetti e metodi di quantificazione e mitigazione.
Esercitazione sul calcolo della distorsione armonica della tensione.
Testo integrato sulla qualità e norma CEI EN 50160
Modulo di affidabilità
Introduzione al corso. Inquadramento ed ambito della sicurezza di sistema.
Stati di funzionamento di un sistema elettrico.
I grandi disservizi elettrici: tipologie, natura e cause. Problematiche di adequacy e di risposta alle contingency.
Criteri di sicurezza statica: approcci deterministici e probabilistici. Ambiti e tempistiche d'impiego.
Esercitazione al calcolatore (Digsilent): costruzione di una rete test e verifiche di sicurezza statica "N-1".
Richiami di calcolo delle probabilità e statistica.
Disponibilità dei componenti. Processi stocastici, modelli di Markov.
Affidabilità del sistema. Indici di rischio. Calcolo analitico diretto.
Calcolo degli indici di rischio mediante strumenti di simulazione. Metodi Montecarlo. Applicazione all’analisi dei sistemi elettrici.
Esempi di applicazione degli indici di rischio alla pianificazione o alla verifica di adeguatezza di un sistema di produzione, trasmissione e distribuzione. Applicazione alla definizione probabilistica della Net Transfer Capability.
Applicazione degli indici di rischio all'operational planning in ambiente liberalizzato. Problematiche di impiego della riserva operativa.
Prescrizioni ENTSO e simulazione dell'attivazione della riserva II e III a seguito di eventi in tempo reale.
Problematiche di monitoraggio dello stato del sistema. Stima dello stato.
Esercitazione con software Montecarlo.
Verifiche di sicurezza in tempo reale ed azioni correttive. Natura, causa e criticità delle principali contingenze in tempo reale.
Gestione dell'emergenza. Piani di difesa.
Blackout e Piani di Riaccensione. Vantaggi dell’interconnessione. Esercitazione di calcolo con Crystal Ball.
Dispositivi dell’elettronica di potenza al servizio del sistema di trasmissione e distribuzione.
Impatto della generazione da fonti rinnovabili non programmabile e di vaste flotte di auto elettriche sull'affidabilità del sistema. Le Smart Grids.
Power Quality
Product quality and system quality.
Network topologies and implications on the continuity of power supply.
Switchgears and circuit breakers.
Review and analysis of main schemes used in HV, MV, LV.
Exercise: calculation of short-circuit currents.
Electric arc.
Protection systems.
Load classification for continuity purposes. Emergency power supply.
Methods and devices to increase the continuity of supply.
Voltage regulation.
Energizations. Voltage dips.
Harmonics: causes, effects and methods of quantification and mitigation.
Exercise: calculation of the voltage THD.
Power quality regulation and technical standard CEI EN 50160.
Reliability
Framework and scope of power system reliability. Security vs safety.
Operating states of a power system.
Large-scale power failures: types, nature and causes. Load curtailment vs blackout.
Steady-state security criteria: deterministic and probabilistic approaches.
Computer lab: application of "N-1" criterion to a 4-nodes power system.
Review of probability and statistics.
Availability of components. Stochastic processes, Markov models.
System reliability. Risk indices. Direct analytical calculation.
Calculation of risk indices using simulation tools. Montecarlo methods. Application to the analysis of power systems.
Examples of application of risk indices to the planning or operation of production, transmission and distribution systems. Application to the probabilistic assessment of Net Transfer Capability.
Application of risk indices to the Operational Planning in a deregulated context. Operating reserve.
ENTSO-E prescriptions and simulation of the activation of reserve II and III following real-time events.
Power system monitoring. State estimation.
Exercise with Montecarlo software.
Real-time security check and corrective actions. Nature, cause and evolution of the main real-time contingencies.
Emergency operation. Defense plans.
Blackout and Restoration Plans. Benefits of interconnecting power systems on.
Power electronics and transmission systems.
Impact of non-programmable renewable sources and large fleets of electric vehicles on the reliability of power systems. Smart Grids.
Gran parte del materiale discusso a lezione è disponibile su questo sito web:
https://www.dropbox.com/sh/k9ejwfmhwuyc2kw/AABRsoFC8XWkrwss3RQ0Co6Ia?dl=0
(raggiungibile anche dalla pagina web Unimap del docente, poi Materiale didattico)
Most of slides discussed during the lectures are available on this web-site:
https://www.dropbox.com/sh/k9ejwfmhwuyc2kw/AABRsoFC8XWkrwss3RQ0Co6Ia?dl=0
also reachable from Teacher's Unimap webpage
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https://www.dropbox.com/sh/k9ejwfmhwuyc2kw/AABRsoFC8XWkrwss3RQ0Co6Ia?dl=0
(raggiungibile anche dalla pagina web Unimap del docente, poi Materiale didattico)
Most of slides discussed during the lectures are available on this web-site:
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Esame orale.
Final oral exam.
http://www2.ing.unipi.it/~a009608/
poi: Materiale didattico
http://www2.ing.unipi.it/~a009608/
Then: Materiale didattico
Corso tenuto fino all'AA 2019/20 e poi disattivato.
Gli esami sono sostenibili per vari anni, come da regolamento didattico.
Course taught for the last time in Academic Year 2019/20.
Exams can be taken for several years.
